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带隙基准电压源.ppt

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带隙基准电压源.ppt

上传人:文库新人 2021/10/6 文件大小:1.14 MB

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带隙基准电压源.ppt

文档介绍

文档介绍:带隙基准电压源
第一页,共11页。
意义
由于电压基准源的上述特性,其在集成电路的设计中扮演极其重要的作用。尤其各种DAC,ADC,传感器芯片,检测芯片,电源管理类等芯片中广泛使用!
电压基准源通常要求具有较高的精度和稳定度:
不随电源电压变化
不随温度变化
不随半导体工艺变化
而目前产业界用得最多的电压基准源就是带隙基准电压源,几乎在绝大多数的芯片都能看到带隙基准电压源的身影!在模拟集成电路设计的三大教材中也专门对此进行了讲解说明:
第二页,共11页。
原理
半导体工艺中具有正温度系数和负温度系数的两种电压:
负温度系数的PN结电压VBE
正温系数的热电压VT
为了产生零温度系数电压基准信号可将负温度系数的PN结电压VBE和正温度系数的热电压VT进行组合即可实现,这样就会得到零温度系数(ZTC:Zero Temperature Coefficient)带隙电压基准源。
那么我们首先来回顾一下上面提到的两种随温度变化的电压:
PN结结电压
热电压
第三页,共11页。
原理
将与绝对温度呈正比例变化的电压VT 和与绝对温度呈反比例变化的电压VBE进行线性组合从而产生带隙电压基准源。
因此令
利用上面的正、负温度系数电压,我们可以设计出一个令人满意的零温度系数带隙基准电压源:
第四页,共11页。
原理
室温附近:
要获得零温度系数的电压基准源,那么:
零温度系数带隙基准电压源:
第五页,共11页。
传统基准源电路
由此可设计电路,假设取n=7,令R1=26k,计算得R2=260k
PPM=
由图可知此基准源电路Q2与Q1电压差为:
(1)
运放处于深度负反馈状态,使得运放两输入节点电压相等,故:
由于M1和M2镜像作用,I1=I2,将(1)(2)代入得:
(2)
(3)
将(3)与 联立可得:
第六页,共11页。
实验电路仿真
,且n=7,因为R1为26k,由公式
可推出R2,取整后暂时R2设置为260k.
实验所用如下仿真电路图,图中使用NMOS管、PMOS管、三极管PNP管构成如原理图中的电路,其中MOS管宽长比为10/2um、三极管设定面积倍数关系为7倍。图中MOS管均处于饱和状态。
第七页,共11页。
实验电路仿真
电阻R2初始值为260k时,输出电压随温度变化而变化的曲线。
第八页,共11页。
实验电路仿真
为探究输出曲线的最佳温度特性,设电阻R2为变量R,并给其一个变化范围,并缩小范围找出同等温度范围内,相对最好的温度特性的输出曲线。右图为R设置为200K到300K之间的输出曲线。由图可知R2为260k时,曲线较为平缓,温度特性较好.
第九页,共11页。
实验电路仿真
将R2细分范围在260k附近得到右图所示曲线。
如图所示,R2为255k时,曲线较为平缓,因而确定为255k时,输出曲线温度特性最为理想。
第十页,共11页。